[發明專利]一種無定形硼粉的制備方法

有效

• 申請號: 201811185344.9
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109179444B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 柯昌明;張錦化;熊思;秦智;王景然
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C01B35/02
• 分類號: C01B35/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種無定形硼粉的制備方法。其技術方案是：按還原劑∶含硼化合物∶含堿金屬化合物熔鹽的質量比1.0∶(1.2～3.6)∶(0.2～16.0)，將所述還原劑、所述含硼化合物和所述含堿金屬化合物熔鹽混合均勻，在保護性氣氛和600～1300℃條件下熱處理0.5～8h，然后用水或堿溶液在室溫～250℃條件下溶解，過濾，洗滌，干燥，制得無定形硼粉。本發明具有生產成本低、環境友好、易于工業化生產、反應副產物能回收利用和硼的回收率高的特點，所制備的無定形硼粉粒徑小、粒度分布窄和純度高。

技術領域

本發明屬于單質硼材料技術領域。具體涉及一種無定形硼粉的制備方法。

背景技術

無定形硼粉具有比表面積大和燃燒熱值高等優點，主要用于冶金新材料的合成和航空航天領域的富硼燃料，也用作安全氣囊的引發劑。

目前，硼粉的制備主要有硼烷裂解法、鹵化硼氫氣熱還原法、熔鹽電解法、金屬熱還原法等。硼烷裂解法是利用氫化鈉和三氟化硼乙醚絡合物發生氧化還原反應生成乙硼烷，然后在300～900℃條件下對乙硼烷進行裂解制備無定形硼。該方法雖可制得純度高的無定形硼粉，但乙硼烷在常溫下呈氣態且有劇毒，使得生產環境苛刻，且生產成本較高，難以工業化生成。鹵化硼氫氣熱還原法，是用純H₂還原經過精制的BBr₃或BCl₃，該方法制得的硼粉雖具有較高的純度，但生產成本高、硼回收率低和對環保設施及設備的防腐要求很高，亦無法實現工業化生產。熔鹽電解法，是在高溫熔鹽條件下電解硼的化合物制備單質硼，電解法制備硼粉，最突出的問題是電極材料難解決，產率低和能耗高(彭程,陳松,吳延科,等.熔鹽電解法制備硼粉的研究.稀有金屬,2010,34(2):264-270.)。金屬熱還原法是以鎂粉在高溫下還原氧化硼，制得粗硼(豆志河,張廷安.自蔓延冶金法制備硼粉.中國有色金屬學報,2004,14(12):2137-2143.)，然后采用HCl、NaOH和HF處理制備無定形單質硼粉，金屬熱還原法制備硼粉雖工藝成熟、產量大，但產品純度低、粒度分布不均勻，在后續處理過程中需大量使用鹽酸，產生的副產物附加值低，對設備有較強的腐蝕作用，且有嚴重污染。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，提供一種生產成本低、環境友好、易于工業化生產、反應副產物能回收利用和硼回收率高的無定形硼粉的制備方法，所制備的無定形硼粉粒徑小、粒度分布窄和純度高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：按還原劑∶含硼化合物∶含堿金屬化合物熔鹽的質量比1.0∶(1.2～3.6)∶(0.2～16.0)，將所述還原劑、所述含硼化合物和所述含堿金屬化合物熔鹽混合均勻，在保護性氣氛和600～1300℃條件下熱處理0.5～8h，然后用水或堿溶液在室溫～250℃條件下溶解，過濾，洗滌，干燥，制得無定形硼粉。

所述還原劑為硅粉、或為鋁粉、或為硅粉與鋁粉的混合物。

所述含硼化合物為氧化硼、硼酸、四硼酸鈉、四硼酸鉀和四硼酸鋰中的一種以上。

所述含堿金屬化合物熔鹽為氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、硅酸鉀、氫氧化鋰、碳酸鋰、硅酸鋰和鋁酸鈉中的一種以上。

所述堿溶液為氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液和氫氧化鋰水溶液中的一種以上。

所述硅酸鈉中的SiO₂與Na₂O的摩爾比≤1。

所述硅酸鉀中的SiO₂與K₂O的摩爾比≤1。

所述硅酸鋰中的SiO₂與Li₂O的摩爾比≤1。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：